破碎石技术应用天水泥混凝土路面改造

一、反射裂缝产生的机理及特点
    产生反射裂缝的力学机理，通常是由于老水泥混凝土路面接缝、裂缝处的竖向和水平位移所致。竖向位移是接缝、裂缝两侧道面由于车辆荷载作用产生的垂直方向的相对位移，是由于汽车荷载在路面的接缝处形成最大的弯拉应力，并在附近形成最大的剪应力而造成的。水平位移是由于温度或湿度循环变化引起道面胀缩产生的水平方向位移。根据研究发现，温度变化引起的水平位移是产生反射裂缝的主要原因。老水泥混凝土板由于温度变化而产生的水平位移，使沥青混凝土加铺层在接缝、裂缝处产生较大的拉应力，而沥青混凝土在低温时不易变形，当拉应力超过沥青混凝土的抗拉强度时，即出现开裂。在温度、湿度及荷载的综合作用下，裂缝不断向上开展，最后反射到沥青混凝土加铺层表面上来。水泥混凝土路面加铺沥青混凝土面层的反射裂缝是由于水泥辊凝土路面与半刚性基层相比，水泥浆体含量高出很多，其收缩应变和胀缩系数较大造成的。
    二、破碎石技术的运用
    老水泥混凝土路面改造，最有效而又经济的方法是对老水泥混凝土路面破碎石，这种处理方法的机理是分散水泥混凝土板的温度应变和应力，使之小于沥青混凝土加铺层混合料的路用力学性能极限值，不至于破坏加铺层。
    1、破碎石技术的原理
    所谓破碎石就是利用特殊的施工机械，将水泥混凝土路面破碎成表面小于8厘米、底部小于40厘米的紧密结合、内部嵌挤的混凝土块，完全消除原有路面存在的病害，释放面板下空洞的隐患，将打碎的水泥混凝土面板再生利用直接作为基层或底基层，再加铺新的面层。破碎后的水泥路面粒径自上而下逐渐增大，上部下部颗粒之间形成嵌挤结构，有效强化路基，经撒布乳化沥青稳定后，在结构上不再是刚性板块而成为了类似沥青碎石基层的柔性基层，不会产生应力集中现象；可以为加铺层提供很高的结构强度，能实现结构强度与反射裂缝两者较好的平衡，有效防加铺沥青层后的反射裂缝问题，同时造价低，延长路面的使用寿命。
    2、破碎石技术的主要优势
    破碎石技术是目前解决路面改造后出现反射裂缝问题的最有效方法。老水泥混凝土路面破碎石后，并经压实的混凝土路面，形成内部嵌挤、紧密结合、高密度的材料层，从而为加铺面层提供更高结构强度的基层或底基层。新加铺面层可以是沥青混凝土路面，也可以是水泥混凝土路面。
    3、破碎石技术采用的设备
    目前混凝土破碎石破碎设备主要有多锤头破碎机（MHB）和共振式破碎机。本工程中使用的是多锤头水泥路面破碎机和Z型压路机。
    （1）多锤头（MHB）水泥路面破碎机
    多锤头（MHB）破碎机是针对破损水泥路面的改造而开发的新产品，是老水泥路面翻修改造的理想方法。多锤头（MHB）破碎机是自行式破碎设备，全宽范围内可以连续破碎，锤头的提升高度在油缸行程范围内可独立调节，该破碎机具备一次破碎4米车道的能力。
    （2）专用振动压路机
    Z型振动压路机用于破碎混凝土板块后的表面补充破碎并压实，使破碎后的水泥混凝土块形成内部嵌挤、高密度、高强度结构的新基层或底基层。
    （3）单钢轮振动压路机
    在专用振动压路机之后，采用18t单钢轮振动压路机压实破碎后的混凝土表面，并为沥青罩面提供较为平坦的工作面。
    三、路面破碎石施工
    1、试验段
    在路面破碎石施工正式开始之前，应根据路况调查资料，在有代表性的路段选择至少长50m、宽4m（或一个车道）的路面作为试验段。根据经验一般取落锤高度为1.1～1.2m，落锤间距为10cm，逐级调整破碎参数对路面进行破碎，目测破碎效果，当破碎石后的路表参数对路面进行破碎石的效果能满足规定要求，记录此时采用的破碎参数。
    为了确保路面被破碎成规定的尺寸，在试验区内随机选取2个独立的位置开挖不小于1㎡的试坑，试坑的选择应避开有横向接缝或工作缝的位置。试坑开挖至基层，以在全深度范围内检查破碎石后的颗粒是否在规定的颗粒范围内。如果破碎的混凝土路面颗粒没有达到要求，那么设备控制参数必须进行相应调整，并相应增加试验区，循环上一过程，直至要求得到满足，并记录符合要求的MHB破碎石参数备查。在正常破碎石施工过程中，应根据路面实际状况对破碎参数不断作出微小的调整。当需要对参数作出较大调整时，则应通知监理工程师。
    2、MHB破碎
    （1）破碎石要把75%以上的水泥混凝土路面破碎成表面最大尺寸不超过7.5cm，中间不超过22.5cm，底部不超过37.5cm的粒径。    （2）一般情况下，MHB应先破碎路面两侧的车道，然后破碎中部的行车道。在破碎路肩时应适当降低外侧锤头高度，减少落锤间距，既保证破碎效果，又不至于破碎功过大而造成破碎石过度。
    （3）两幅破碎一般要保证15cm左右的搭接破碎宽度。
    （4）机械施工过程中要灵活调整行进速度、落锤高度、频率等，尽量达到破碎均匀。
    3、对于破碎石施工过程中发现的部分软弱基层或路基，应进行修复处理。
    4、凹处回填
    不应修整破碎后混凝土路面或试图平整路面以提高线形，这样将破坏混凝土路面破碎石以后的效果。在压实前发现的大于5cm的凹地运用密级配碎石料回填并压实到要求。
    5、原有填缝料及外露钢筋清除
    在铺筑面层以前所有松散的填缝料、胀缝材料、切割移除暴露的加强钢筋或其他类似物应进行清除，如需要，应填充以级配碎石粒料。
    6、破碎后的压实要求
    破碎后的路面采用Z型压路机
和单钢轮压路机振动压实，压实遍数1～2遍，压实速度不允许超过5km/h，在路面综合强度过高或过低的路段应避免过度压实，以防造成表面粒径过小或将破碎石层压入基层。
    7、乳化沥青透层为使表面较松散的粒料有一定的结合力，宜使用慢裂乳化沥青做透层，用量控制在3.0～3.5kg/m2，最好分三次撒布.乳化沥青透层表面再撒布适量石屑后进行光轮静压，石屑用量以不粘轮为标准。
    四、破碎石技术运用时注意问题在满足技术、经济条件要求的前提下，运用MHB进行破碎石前还需要综合考虑以下因素：
    （1）水泥混凝土路面基层的破坏程度决定了其破碎石施工的颗粒控制和工艺要求。对于损害严重的水泥混凝土路面，必须判断其基层状态。一般情况下，基层破坏程度越高，破碎后粒径越小。
    （2）当基层严重破坏时，破碎石后板块容易丧失颗粒间的嵌挤作用，导致模量下降，容易导致沥青路面层出现疲劳破坏。此时运用破碎石，应注意提高上部路面结构设计安全性。
    （3）排水设施是破碎石的必须辅助工程。完善排水设施是防止破碎石后沥青加铺层再次发生水损坏的重要措施。
    五、结速语
    破碎石技术是运用于老水泥混凝土路面改造的新技术,很好的避免了反射裂缝的发生，它是目前老水泥混凝土路面维修改造最好的技术之一。它施工速度快、工程费用低,同时避免了废弃水泥混凝土板造成的环境污染,具有良好的经济效益和社会效益,值得推广。